KR100796830B1 - 기판코팅방법 수행용 반응실 - Google Patents

기판코팅방법 수행용 반응실

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Abstract

본 발명은 CVD 방법과 같은 기판 코팅방법을 수행하기 위한 반응실에 관한 것이다. 본 발명은 고주파(HF), 특히 무선 주파수(RF) 피드스루가 압력 또는 진공 밀폐방식으로 삽입되는 적어도 하나의 외측벽에 적어도 하나의 개구부가 형성되는 것에 그 특징이 있다. 또한, 본 발명의 반응실은 다음과 같은 특징부들의 조합에 그 특징이 있다 : 모든 개구부속에 밀봉방식으로 삽입되고, 상기 반응실에 배치되는 영역에 제 1 밀봉부가 설치되는 칼라를 각각 갖는 고주파(HF) 라인을 위한 적어도 하나의 개구부를 구비하는 지지판 ; 및 상기 지지판 상의 제 2 밀봉부와 상기 칼라 상의 제 1 밀봉부 사이에 삽입되는 절연재료로 이루어진 제 1 디스크를 포함하되, 상기 반응실의 외부에 배치되는 상기 각각의 고주파(HF) 라인의 영역에는 나사산이 형성되어 있고 이 나사산상에서 나사요소(11)가 나사결합되어 들어감으로써, 고주파(HF) 라인의 칼라를 제 1 밀봉부에 의해 제 1 디스크와 접촉하게 하는 상태의 밀봉방식으로 유지하고 제 1 디스크를 제 2 밀봉부에 의해 지지판과 접촉하게 하는 상태의 밀봉방식으로 유지하며, 고주파(HF) 라인과 지지판의 사이에는 전기 접촉이나 아크 섬락(arc-over)이 발생되지 않는다.
CVD, 기판 코팅방법, 반응실, 나사산, 지지판

Description

기판코팅방법 수행용 반응실 {REACTION CHAMBER WITH AT LEAST ONE HF FEEDTHROUGH}
본 발명은 하기의 청구의 범위 제 1 항의 전제부에 따른 CVD 방법과 같은 기판코팅방법 수행용 반응실에 관한 것이다.
반응실은, 특허청구의 범위 제 1 항의 전제부에 기재된 바와 같이, 예컨대, CVD 방법에 의해 실리콘 또는 탄화 실리콘(SiC)과 같은 원하는 임의의 기판 상에 Ⅲ-Ⅴ 또는 Ⅱ-Ⅵ 반도체층, 초전도체 또는 기타 다른 층을 형성하는 데 사용된다. 예를 들면서 위에서 언급한 응용 분야 이외에도, 전체 목록을 다 나타내지는 못하는 일반적인 반응실의 응용 분야의 경우, 위 본 특허문헌 제 1 항의 전제부에 의해 개시되어 있는 공지의 반응실, 또는 예컨대 본 특허출원의 출원인인 독일 아헨(Aachen)시에 소재하는 Aixtron AG 사에 의해 일련의 제조공정으로 제조되고 판매용으로 제공되는 공지의 반응실을 참조하면 된다.
많은 응용분야에 있어서, 유도 히터(inductive heaters) 또는 저항 히터(resistant heater)는 기판과 반응실, 또는 기판이나 반응실의 다른 요소들을 가열시키기 위해 사용된다. 히터, 센서 또는 제어장치용의 반응실내에 배치되는 유도 코일 또는 다른 전기 요소들을 공급하기 위해서는, 전기 피드스루(electrical feedthrough) 및 특히 고주파(HF) 또는 무선 주파수(RF) 피드스루를 제공하는 것이 필요하다.
피드스루, 특히 HF 또는 RF 피드스루는 통상 상기 반응실의 외측벽내에 형성된 개구부들 속에 삽입된다. 물론, 상기 피드스루는 상기 반응실이 공간 외측으로부터 진공 및 압력 밀폐방식으로 밀봉된 상태에서 유지되도록 각각의 개구부속에 삽입되는 것이 필요함은 당연하다.
상기 특허는 진공 및 압력 밀폐형 고주파(HF) 및 무선주파수(RF) 피드스루의 다양한 실시예를 개시하고 있다. 더욱이, 진공의 용기를 위한 다양한 피드스루가 관련 제조업체에 의해 판매용으로 제공된다.
그러나, 후술되는 필요조건과 관련하여, 특히 서두부분에서 언급한 응용 가능성을 위한 반응실인 경우에 상기와 같은 필요조건이 대두됨에 따라, 상기 공지의 피드스루는 최상의 것이 못되거나, 다음과 같은 전반 적인 필요조건 사항들을 충족해야 한다 :
1. 고주파(HF) 피드스루는, 충격과 심한 진동에 영향을 받지 말아야 하고, 특히 반응실 작동시 발생될 수 있는 충격과 심한 진동으로 인한 누설이 방지되어야 한다.
2. 고주파(HF) 피드스루는, 특히 상기 반응실의 벽 또는 상기 반응실의 다른 부품들에 아크 섬락(arc-over)현상이 발생되지 않고 하이레벨의 전기 에너지가 상기 반응실의 내부공간 속으로 전달되려 할 때마다 물로 자체 냉각되어야 한다.
3. 고주파(HF) 피드스루는 필요한 경우 결함 부품이 손쉽게 교체되게 하면서 용이하게 교환될 수 있어야 한다.
4. 고주파(HF) 피드스루는 저렴한 비용으로 제조되는데 적합해야 한다.
발명의 요약
따라서, 본 발명의 목적은 적어도 하나의 전기 피드스루, 특히 고주파(HF) 피드스루를 구비한 반응실을 제공하되, 상기한 전기 피드스루가 저렴한 비용으로 제조되고 용이하게 설치될 수 있으며, 손상없이, 특히 누설현상없이 충격 또는 심한 진동에 견딜 수 있고, 필요한 경우 피드스루의 결함 부품을 개별적으로 교체할 수 있게 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 해결방안은 본원의 특허 청구범위 제 1 항에 기재되어 있다. 본 발명의 여러 성과는 하기 특허 청구범위 제 2 항 및 그에 뒤이어 나오는 청구항들의 주제이다.
본 발명은 다음과 같은 특징을 갖는다:
- 모든 개구부 속에 밀봉방식으로 삽입되고, 상기 반응실내에 배치되는 영역에서 칼라를 갖되 이 칼라상에서 제 1 밀봉부가 설치되는 고주파(HF) 라인을 위한 적어도 하나의 개구부를 구비하는 지지판 ; 및
상기 지지판 상의 제 2 밀봉부와 상기 칼라 상의 제 1 밀봉부 사이에 삽입되는 절연재료로 이루어진 제 1 디스크를 포함하되,
상기 반응실의 외부에 배치되는 상기 각각의 고주파(HF) 라인의 영역에는 나사산이 형성되어 있고 이 나사산 상에서 나사요소(11)가 나사결합되어 들어감으로써, 고주파(HF) 라인의 칼라를 제 1 밀봉부에 의해 제 1 디스크와 접촉하게 하는 상태의 밀봉방식으로 유지하고 제 1 디스크를 제 2 밀봉부에 의해 지지판과 접촉하게 하는 상태의 밀봉방식으로 유지하며, 고주파(HF) 라인과 지지판의 사이에는 전기 접촉이나 아크 섬락(arc-over)이 발생되지 않는다.
본 발명에 따른 반응실의 경우에 있어서 사용된 피드스루는 지지판과 이 지지판 속에 삽입배치되는 적어도 하나의 고주파(HF) 라인인 두 개의 “주 요소”를 포함한다. 상기 두 개의 요소는 상호간에 절연되어 있으므로 당연히 금속으로 구성될 수 있고 그에 따라 쉽게 파손되지 않는다. 이 경우, 상기 고주파(HF) 라인은 상기 지지판에 나사결합되고, 나사연결부, 예컨대 유니온 너트는 설령 상기 고주파(HF) 라인과 상기 지지판, 또는 상기 고주파 라인이나 상기 지지판에 충격과 심한 진동이 가해지더라도 깨지기 쉬운 재질, 예컨대 절연 재료로 이루어진 요소들에 큰 힘이 가해지지 않도록 하는 방식으로 설계되어 있다. 이것은 특히 석영 또는 세라믹 재료로 구성되는 절연 디스크에 의해 이루어지는 상기 고주파(HF) 라인과 상기 지지판 간의 절연에 의해 달성된다. 이러한 유형의 디스크는 파열 등에 비교적 약하지 않다. 그러나, 특히 절연 디스크와 O-링일 수도 있는 밀봉부, 또는 절연디스크나 O-링일 수도 있는 밀봉부가 손상되면, 이들 요소는 연결부, 특히 상기 고주파(HF) 라인과 상기 지지판 사이의 나사 연결부를 해제한 후 용이하게 교체될 수 있다.
나사 요소는 절연재료로 구성될 수도 있다. 그러나, 이 나사 요소는 스틸 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속으로 구성되는 것이 바람직하고, 이와 마찬가지로 절연재료, 특히 석영 또는 세라믹 재료로 구성되는 것이 바람직한 제 2 디스크는 상기 나사 요소와 상기 지지판 사이에 삽입배치되어 있다.
예컨대, 스테인리스 스틸로 구성되는 상기 고주파(HF) 라인과 상기 지지판 사이의 전기 접촉 또는 아크 섬락의 발생을 방지하기 위해서는, 절연 재료로 이루어진 슬리브가 상기 제 1 디스크와 상기 제 2 디스크 또는 상기 나사 요소 사이에 삽입배치되는 것이 더 바람직하다. 이 슬리브는 어떤 상황하에서 힘에 영향을 받을 수 있지만, 밀봉 효과의 원인이 되지는 않으며, 절연 플라스틱, 특히 테프론으로 구성되는 것이 바람직하다.
특히, 하이레벨의 전기 에너지가 상기 반응실 속으로 전달될 때마다, 상기 지지판을 물로 냉각시킨다면 유리하다. 이를 위해, 물이 유동하는 채널들이 상기 지지판내에 설치될 수도 있다. 이 경우, 모든 고주파(HF) 라인이 물이 유동하는 채널에 의해 에워 싸인다면 특히 유리하다.
본 발명의 바람직한 구성의 경우, 상기 칼라는 상기 고주파(HF) 라인 상에 밀봉되는 방식으로 장착되고 타단부에 나사산이 형성되는 슬리브의 구성 부품이다.
전기 및 열 전도성과 관련하여, 상기 고주파(HF) 라인은 구리로 구성되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 칼라는 서로 다른 금속재료, 특히 스테인리스 스틸로 구성될 수도 있고 상기 고주파(HF) 라인 상에 납땜될 수도 있다.
상기 반응실의 외측벽과 상기 지지판 사이에 밀봉 연결을 확립하기 위해, 상기 지지판은 외측 밀봉부를 구비하고 상기 밀봉부의 내부영역에 있는 상기 반응실의 외측벽에 나사결합된다면 더욱 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예의 경우, 적어도 두 개의 라인, 특히 고주파(HF) 라인이 상기 지지판에 배치되고, 이 고주파 라인은 특히 유도 히터의 코일을 위한 도선일 수도 있다.
본 발명은 본 명세서에 보다 상세히 설명되지 않은 본 발명에 따른 모든 상세한 내용의 개시와 관련하여 명확히 인용되는 도면을 참조하여 전형적인 실시예에 기초하여 본 발명의 전반적인 사상을 제한하지 않으면서 실시예를 통해 이하에서 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 반응실의 일부를 도시한 종단면도이다.
도 1 은 본 발명에 따른 반응실의 일부로서 반응실의 외측벽(1)만을 나타낸 종단면도이다. 상기 외측벽(1)에는 본 발명에 따라 설계된 고주파(HF) 피드스루를 삽입하기 위한 개구부(도시생략)가 형성된다. 상기 고주파(HF) 피드스루는 상기 반응실의 내부공간(2)에 배치된 유도코일 (3)에 연결된다. 물론, 본 발명에 따른 피드스루 역시 상기 반응실내에 배치된 다른 요소에도 전력을 공급할 수 있다.
본 발명에 따른 피드스루는 예컨대, 스테인리스 스틸로 구성되는 지지판(4)을 구비하고, 예시된 실시예에서는 상기 유도코일(3)에 연결되는 고주파(HF) 라인(5')(5")을 위한 두 개의 개구부를 구비하고 있다. 상기 고주파(HF) 라인(5')(5")은 구리로 구성되며 그 내부에 물이 유동하는 채널(6)을 구비하고 있다. 상기 각각의 고주파(HF) 라인(5) 상에는, 상기 반응실의 내부공간(2)에 일단부가 배치된 칼라(collar)와, 상기 반응실 외부에 일단부가 배치된 외측 나사부를 구비한 슬리브(7)가 설치된다. 상기 슬리브(7)의 칼라 아래쪽에는 O-링의 형태로 된 제 1 밀봉부(8)를 삽입하기 위한 요홈부가 형성된다. 또한, 상기 지지판(4)의 상부측에도 O-링의 형태로 된 제 2 밀봉부(9)를 삽입하기 위한 요홈부가 형성된다. 상기 슬리브(7)의 칼라와 상기 지지판(4) 사이에는 절연재료, 바람직하기로는 석영 또는 세라믹 재료로 이루어진 제 1 디스크(10)가 배치된다.
상기 제 1 밀봉부(8)와 제 2 밀봉부(9)를 상기 제 1 디스크(10)와 맞닿게 하는 상태의 밀봉방식(sealing manner)으로 유지하기 위해, 상기 슬리브(7)의 타단부 상의 외측 나사부 상에는 절연재료, 예컨대 석영 또는 세라믹 재료로 이루어진 제 2 디스크(12)에 의해 상기 지지판(4)으로부터 전기적으로 절연된 유니온 너트가 나사요소(11)로서 나사 결합된다. 상기 슬리브(7)와 상기 지지판(4) 사이에서 아크 섬락(arc-over)이 발생하는 것을 방지하기 위해, 절연재료, 바람직하기로는 테프론(Teflon)과 같은 플라스틱 재료로 구성되는 슬리브(13)가 중간공간에 삽입된다.
상기 지지판(4)의 냉각을 위해, 연결부(15)를 통해 물을 전달하기 위한 채널(14)이 상기 지지판(4)내에 설치된다.
상기 외측벽(1)과 마주하고 있는 상기 지지판(4)의 측면에는 O-링의 형태로 된 밀봉부를 삽입하기 위한 요홈부가 외측 가장자리 영역에 형성된다. 상기 지지판(4)은 도면에서 표시된 나사 연결부에 의해 외측벽(1)에 맞닿아 있는 상태의 밀봉방식으로 압력을 받고 있다.
또한, 도 1 에는 고정 나사 및 물의 공급과 배출을 위한 연결부가 도시되어 있다. 이러한 연결부는 예컨대, 나사형성된 파이프 연결부에 의해 구현될 수도 있다.
본 발명은 일반적 원칙을 제한하지 않고 전형적인 실시예에 기초하여 위에서 설명되었다. 특히, 도시된 형상의 실현은 단지 예에 불과한 것으로 이해되어야 한다.

Claims (18)

  1. CVD 방법과 같은 기판 코팅방법 수행용 반응실로서, 고주파(HF) 피드스루가 압력 및 진공밀폐 방식으로 삽입되는 적어도 하나의 개구부가 적어도 하나의 외측벽내에 형성되는 기판코팅방법 수행용 반응실에 있어서,
    모든 개구부 속에 밀봉방식으로 삽입되고, 상기 반응실에 배치되는 영역에 제 1 밀봉부(8)가 설치되는 칼라를 각각 갖는 고주파(HF) 라인(5)을 위한 적어도 하나의 개구부를 구비하는 지지판(4) ; 및
    상기 지지판(4) 상의 제 2 밀봉부(9)와 상기 칼라 상의 제 1 밀봉부(8) 사이에 삽입되는 절연재료로 이루어진 제 1 디스크(10)를 포함하되,
    상기 반응실의 외부에 배치되는 상기 각각의 고주파(HF) 라인의 영역에는 나사산이 형성되어 있고 이 나사산 상에서 나사요소(11)가 나사결합되어 들어감으로써, 고주파(HF) 라인의 칼라를 제 1 밀봉부에 의해 제 1 디스크와 접촉하게 하는 상태의 밀봉방식으로 유지하고 제 1 디스크를 제 2 밀봉부에 의해 지지판과 접촉하게 하는 상태의 밀봉방식으로 유지하며, 고주파(HF) 라인과 지지판의 사이에는 전기 접촉이나 아크 섬락(arc-over)이 발생되지 않는 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 나사 요소(11)는 금속으로 구성되고, 절연재료로 이루어진 제 2 디스크(12)가 상기 나사 요소(11)와 상기 지지판(4) 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 디스크(10)와 상기 제 2 디스크(12) 또는 상기 나사 요소(11) 사이에는, 상기 고주파(HF) 라인(5)과 상기 지지판(4) 사이의 전기 접촉 또는 아크 섬락의 발생을 방지하는 절연재료로 이루어진 슬리브(13)가 삽입되는 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 나사 요소(11)는 유니온 너트인 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 지지판은 물로 냉각되는 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 디스크(10)(12)는 석영 또는 세라믹 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 슬리브(13)는 절연 플라스틱으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 칼라는, 밀봉방식으로 상기 고주파(HF) 라인(5) 상에 장착되어 있으면서 타단부에는 나사가 형성되어 있는 슬리브(7)의 구성 부품인 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 고주파(HF) 라인(5)은 구리로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 슬리브(7)나 상기 칼라는 금속재료로 구성되고, 상기 고주파(HF) 라인 상에서 납땜되는 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 지지판(4)은 그 외주면 상에 외향하여 배치되는 밀봉부(16)를 구비하고, 상기 밀봉부의 내부 영역에 있는 상기 반응실의 외측벽(1)에 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 밀봉부(8)와 제 2 밀봉부(9) 및 밀봉부(16)는 O-링인 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 지지판(4)에는 적어도 두개의 고주파(HF) 라인(5')(5")이 배치되는 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 고주파(HF) 라인(5')(5")은 유도 히터의 유도코일(3)을 위한 도선인 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 지지판(4)에는 물로 냉각하기 위해 물이 유동되는 채널(14)이 배치되는 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 고주파(HF) 라인((5')(5")은 물이 유동되는 상기 채널(14)에 의해 에워 싸인 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
  17. 제 7 항에 있어서, 상기 절연 플라스틱은 테프론인 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
  18. 제 10 항에 있어서, 상기 금속재료는 스테인리스 스틸인 것을 특징으로 하는 기판코팅방법 수행용 반응실.
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